[发明专利]一种多相机同步触发装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相机同步触发装置及控制方法，应用于无人机、无人飞艇航拍多相机的同步控制，属于自动控制领域。

背景技术

在无人机、无人飞艇等航拍系统中，需要按照一定的时间间隔控制相机进行曝光，以此来保证对所拍摄区域的有效覆盖。目前所用相机同步触发器多由单片机、ARM等单处理器构成，大致可以分为两类：一类由片内定时器或者片上时钟电路计时，难以与外部标准时钟进行同步；另一类依靠GPS时间完成触发，但是对GPS信号的稳定性要求较高，当GPS信号失锁时，同步触发器失效。因此迫切需要一种体积小、多相机控制、GSP授时、可存储信息的多相机同步触发装置来满足这一需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：无人航拍系统中，基于ARM-CPLD的GPS同步触发器由ARM-CPLD模块、串口模块、触发模块、反馈模块、SD存储模块、RTC模块组成。其基本工作原理是：当GPS信号正常时，同步触发器接GPS接收机的PPS信号，读GPS信息并且校准板上RTC时钟，判断是否满足触发条件，当满足预定的触发条件时，对各个相机的端口输出同步触发信号并且根据相应相机的反馈信号来判断相机是否正常曝光，若正常，记录此刻时间信息，否则按照设计对相机进行漏拍重触发或者报告错误，并向SD卡写入时间与错误信息；当GPS信号失锁，同步器不能接收到GPS接收机PPS信号时，同步器切换到RTC模式，依靠CPLD计数器以及板上的RTC模块继续输出扩展授时脉冲以及串口时间信息，并且相机进行正常触发，直至GPS信号恢复后，重新切换到GPS模式工作。

本发明的技术方案为：一种多相机同步触发装置，包括ARM处理器模块、CPLD处理器模块、USB-串口模块、RTC模块、RS232模块、触发模块、信号调制模块、SD卡模块，其中，

所述的ARM处理器模块为该装置的控制核心之一，负责执行同步触发器中较为复杂但时序性要求不高的任务，主要包括：接收GPS串口信号、解算GPS信号、计算曝光间隔、产生相机触发信号、检测曝光反馈信号、读取RTC时钟、操作SD卡；

所述的CPLD处理器模块为该装置的另一核心处理器，负责执行同步出发装置中实时性要求较高的任务，包括：GPS的PPS信号接收、PPS信号扩展任务；

所述的USB-串口模块为该装置的通信接口负责同步出发装置与PC之间的通信，包括：修改同步触发器控制参数、读取SD卡数据以及通过USB接口向该装置供电；

所述的RTC模块为该装置的离线时钟模块，当GPS信号正常时，ARM处理器接收GPS时间信息、解算出标准时间并且对RTC时钟进行校准，当GPS信号失锁时，ARM处理器接收不到正常的GPS信息，此时需要通过读取RTC时钟来得到当前的时间信息并且对多相机进行触发；当该装置断电后，RTC模块依靠板上的备用电池进行供电，从而保持时间信息的有效性；

所述的RS232模块是该装置的通讯接口，主要是负责读取GPS接收机输入的GPS信息，并且向外输出GPS扩展信息，为其他外设提供GPS信号；

所述的触发模块是该装置的执行机构，由电平隔离转换电路、放大电路、继电器组组成，负责驱动继电器组闭合，输出相机曝光信号，从而控制执行曝光动作；

所述的信号调制模块是该装置的反馈模块，负责将相机曝光反馈小信号进行调理、放大、整形后输入到ARM处理器以供检测，每次执行拍照动作后，ARM处理器检测到对应相机的曝光反馈信号后认为拍照动作成功执行，否则认为拍照不成功，执行补拍动作；

所述的SD卡模块是该装置的数据记录装置，负责将ARM处理器接收到的GPS高度、速度、曝光时间、曝光成功标志保存到板上的SD中，方便后续的图像数据匹配。

进一步的，ARM处理器模块由一片STM32F103RET6处理器、一个由石英晶体和两个10pF电容组成的时钟电路、一个四端SWD调试端口、RC复位电路、五个电容、两个电感、两组LED电路、一组五位拨码开关组成。

进一步的，CPLD处理器模块由一片EPM240T100I5处理器、一个由50M有源晶振和一个电阻组成的时钟电路、一个十脚的标准JTAG调试接口、四个电阻、八个电容组成。

进一步的，USB-串口模块由一片PL2303信号转换芯片、12M时钟电路、三个电容、六个电阻、电源电路、滤波电容、电源指示LED、一个MINIUSB插头组成。

进一步的，RTC模块由一片SD2068时钟芯片、32.768K时钟电路、一个滤波电容、三个信号上拉电阻、两个防互冲二极管、一片CR1220备用电池组成。